数字微镜器件动态红外场景投影技术

动态红外场景投影(DIRSP)技术是考察和评估红外成像测量跟踪系统性能指标的主要方法。本文回顾了国内外DIRSP技术的发展现状及应用,概述了几种主要的DIRSP技术及其特点。在详细介绍数字微镜器件(DMD)的工作原理及机械结构的基础上,总结了灰度等级控制的方法及其特点。通过对3种数字光处理(DLP)显示系统投影原理的对比,指出了各自的特点和应用场合。重点分析了基于DMD的DIRSP系统—微镜阵列投影系统(MAPS)的工作原理、系统结构、性能指标及技术优势,并讨论了将DMD应用于DIRSP所采用的6大关键技术。最后,结合DIRSP技术的应用背景和国内外研究现状,对下一步的研究工作做了展望。     

灵芝红外光谱的特征峰研究

利用红外光谱法及双指标序列法对不同产地和不同品种灵芝进行红外光谱的特征峰研究,结果表明：不同产地和不同品种的绝大多数灵芝红外光谱具有相似的特征峰, 其共有峰率可达到91.67%以上,但菌丝体品种其共有峰率达到52.94%～58.82%之间,变异峰率可达29.41%～66.67%之间,主要变异峰在指纹图谱区域1 460.9～1 423.7 cm-1之间出现阶梯峰。灵芝红外光谱明显的特征峰主要显示为多糖的特征峰型并伴有蛋白质谱带。在3 377.8～3 396.5 cm-1处有明显的宽而强的吸收峰, 在2 924.2～2 925.1 cm-1有小肩峰, 在1 635.8～1 650.3 cm-1处有中等强度的吸收峰, 在1 372.5～1 375.2 cm-1处有中等强度的吸收峰, 在1 074.8～1 075.3和1 043.2～1 045.2 cm-1处有很强的吸收分叉尖峰, 在指纹图谱区域891.0～894.8 cm-1处有明显的弱峰。在指纹图谱区域563.10～574.7 cm-1有中等强度的吸收峰。     

测量温度场分布的激光散斑照相计量术

本文讨论了激光散斑照相术在测量密度(或温度)扬中的应用。提出了激光散斑——纹影干涉仪的光学系统,可在同一瞬时得到一张散斑图和一张差分干涉图。对沿竖直加热平板自然对流的温度边界层进行了定量地测量。从散斑图和从干涉图中获得的实验结果符合极好。为了说明本方法的应用范围,对一个非稳定的波动甚大的本申灯火焰进行了测量。实验结果表示,激光散斑照相术更适于研究湍流场,因为干涉术在这种情况下已失去其定量计量的作用。     

五种染料的远红外光谱

衰减全反射模式的傅里叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)可以用来确定固体粉末样品的远红外光谱性质,并根据其指纹特征对未知物样品进行鉴定, 且具有快速、简便、灵敏、样品用量少等优点,已成为分析与表征染料的常用的手段。运用ATR-FTIR在真空条件下测试了汽巴蓝2B、去氧紫草素、靛蓝、靛红、硫靛红等五种染料在50~610 cm-1范围内的吸收光谱。实验结果表明这五种染料在此波段内均有明显的特征吸收峰并对其峰位进行了指认与描述。使用Gaussian09软件对硫靛红分子进行模拟计算与指纹谱指认,并根据可视化结果可以看出：硫靛红分子在50~610 cm-1范围内的特征吸收峰主要源于分子的集体振动,且其高频与低频的振动模式并不一致。模拟结果与实验结果相对符合较好,但仍然存在一定的差异：比如峰值位置的差异、吸收峰位的移动、模拟得到的新峰位等,主要是由于二者所基于的温度不同、理论计算没有考虑分子间的相互作用、ATR晶体与样品粉末的接触效果略差以及系统分辨率不够等因素导致的结果。     

提高基于机器视觉的心率测量精度的方法

基于摄像头(可见光)的心率测量方法,能够以非接触的方式检测受试者心率,无论在临床应用还是在家庭健康监护中都有着极大的应用前景。但是,CMOS摄像头的行扫描方式采集图像以及计算机系统的图像采集时钟抖动都会影响此类心率测量的精度,从而引入相位误差和系统随机误差。本文针对这两大主要误差进行研究分析,提出了消除相位误差的基于傅里叶变换的幅频叠加算法、消除图像采集系统时钟抖动误差的基于时间标定的三次样条插值重构方法。幅频叠加算法只在幅频域对信号进行处理,能够忽略信号的相位影响,从而消除相位误差。时间标定的三次样条重构算法能够重构图像的均匀采集,从而消除系统时钟抖动引起的随机误差。同时,通过理论推导论证了两种算法的可行性,进而利用LED模拟实验和实际心率测量实验验证该算法在提高信号检测精密度中的特性。在模拟实验中,对每帧图像的200行作幅频叠加运算,能够使信号幅值相对提升4.58%;基于时间标定的三次样条重构算法能使检测的信号频率的均方根误差缩小30%以上;在实际心率检测中,幅频叠加算法可使心率幅值相对提升达33.5%,基于时间标定的三次样条重构算法可使心率准确度提升40%左右。因此,模拟实验和实际心率测量实验均验证了提出的算法在提高系统检测精度上的有效性,提高了基于机器视觉心率测量的抗干扰能力。这两种算法不仅能够提高基于机器视觉的心率检测精度,而且能够适用于基于机器视觉对一定频率信号的检测,在机器视觉检测中具有广泛的意义。     

统一载波测控系统下行信道噪声功率谱密度标定依据分析与探讨

噪声功率谱密度是测控设备下行信道的基本参数之一,反映了信道接收弱信号的能力。介绍了统一载波测控系统下行信道的基本组成及设计要求,分析了噪声功率谱密度在下行信道中的传递特性,提出了在不同信号电平、不同测控体制下噪声功率谱密度标定的基本依据和原则,为设备指标测试和航天测控任务参数设置提供参考和依据。     

Diffractive Multifocal Focusing of Gaussian Beams

The problem of diffraction of a spherical wave with Gaussian amplitude distribution on two infinitesimally thin and ideally reflecting screens with apertures on an optical axis is solved within the quasi-optical approximation. It is shown that when a Gaussian beam illuminates a bicomponent diffraction system with small Fresnel numbers in a near zone of the second screen, the effect of diffractive multifocal focusing of radiation is observed. In this case, the diffraction picture from the second screen in the focal planes represents the circular nonlocal bands of the Fresnel zones with a bright narrow peak at the center, whose intensity can exceed by six times the value of the incident wave intensity. The energy efficiency of diffractive focusing of Gaussian beams by the bicomponent diffraction system can be as high as 70%. The proposed diffractive method allows the focusing of the wide-aperture beams without using classical refraction elements such as lenses and prisms, and it is applicable to both low-intensive and high-power radiation.     

基于统计遗传算法的X射线荧光重叠峰分解

针对X射线荧光分析中相邻谱峰之间的重叠问题,结合光谱形成过程的随机物理特性,提出了一种基于高斯混合统计模型(Gaussian mixture statistics model, GMSM)和遗传算法的重叠峰分解方法。首先,提出了重叠峰的GMSM描述方法,并分析了期望最大化法(expectation maximization, EM)的局部收敛问题;接着,将GMSM参数看作个体基因,以重叠峰随机数据序列的对数似然函数作为适应度函数,并给出了目标函数值的快速算法;然后,采用遗传算法的群体搜索技术找出全局最优解,实现重叠峰分解。该方法将所有测量的随机数据都当作“有用”来处理,其“有用”程度由其概率大小来体现,实现了原谱数据的“零损失”,搜索到的GMSM是全局最大概率意义下的“最佳匹配”模型,符合放射性测量过程的随机性。通过对四个严重重叠峰分解的实验表明,分解后的峰位、峰面积及标准偏差具有较高精度,最大误差分别为0.7道, 2.3%, 2.17%,特别适合于严重重叠的情况,并可广泛用于其他能谱重叠峰的分解。     

五角棱镜光学平行差的理论分析

利用矩阵光学方法,计算得出五角棱镜两种光学平行差的解析表达式,分析五角棱镜光学平行差与工作面法向矢量夹角的矩阵关系.基于Agilent激光干涉仪角度测量系统和DHC三维转台搭建实验装置,测量了Thorlabs五角棱镜的两种光学平行差.实验和解析式计算结果偏离度不超过4%.五角棱镜滚动角、偏摆角的变化等效于五角棱镜光学平行差的变化.通过坐标系变换,五角棱镜的自身误差和系统在线测量误差可以被同时标定.该研究对五角棱镜的实际加工、测量系统标定,以及高准确度面形检测提供了参考.     

两次节流循环在氨制冷系统的效率分析

文中分析不同节流方式下的两级压缩制冷循环。基于冷库实例,计算出了制冷循环在一次节流和二次节流方式下的制冷系数。结果显示,使用两次节流制冷循环,理论制冷系数提高了1.3%,冷库实例制冷系数提高了0.7%-0.8%。两次节流制冷系统在满负荷下运行时,压缩机消耗的理论功率比一次节流下降5kW。使用两次节流方式的制冷系统,在初投资费用上也有所降低。